hydrophysicsФундаментальная и прикладная гидрофизикаFundamental and Applied Hydrophysics2073-66732782-5221St. Petersburg Research Center of the Russian Academy of Sciences10.7868/S2073667318010070hydrophysics-743Research ArticleГИДРОАКУСТИКАHYDROACOUSTICSК вопросу использования фазы коэффициента отражения при гидроакустических измерениях толщины морского ледяного покроваOn the use of reflection coefficient phase at hydroacoustic measurements of sea ice cover thicknessБогородскийА. В.BogorodskiyA. V.

Санкт-Петербург

St.-Petersburg

mail@oceanpribor.ruМаляровК. В.MalyarovK. V.

Санкт-Петербург

St.-Petersburg

mail@oceanpribor.ruОкеанприбор, АО КонцернРоссияOceanpribor, JSC ConcernRussian Federation2018151120221116373Copyright © Богородский А.В., Маляров К.В., 20222022Богородский А.В., Маляров К.В.Bogorodskiy A.V., Malyarov K.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://hydrophysics.spbrc.ru/jour/article/view/743

Применительно к задаче дистанционного измерения толщины арктического морского ледяного покрова из-под воды, методом модельного эксперимента исследовано влияние вертикальной неоднородности акустических характеристик морских льдов различных типов и возрастных категорий, обусловленной слоистостью их структуры, на фазу коэффициента отражения акустической, низкочастотной плоской гармонической волны при её нормальном падении на границу раздела морская вода-лёд. Рассмотрены две акустические модели реального морского ледяного покрова: одна с постоянными, другая с непрерывно изменяющимися по толщине покрова акустическими параметрами — плотностью среды, скоростью и коэффициентом затухания продольных акустических волн в среде. Приведены графические зависимости толщины зондируемого ледяного покрова как функции фазы коэффициента отражения, рассчитанные для каждой из двух рассматриваемых акустических моделей морского льда. Показано, что для повышения достоверности данных о толщине льда целесообразно использование типизированных акустических моделей морского ледяного покрова, параметры которых адекватны определённому его типу, возрастной категории и периоду годового цикла, в пределах которого проводятся измерения.

With application to the task of remote measurement of the Arctic Sea ice cover thickness from under water, the effect of vertical heterogeneity of acoustic properties of sea ice of various type and age categories caused by their layered structure on phase of reflection coefficient of acoustic low-frequency harmonic plane wave at its normal incidence on sea water-ice interface is investigated by a method of model experiment. Two acoustic models of the real sea ice cover are considered: one with constants, another with continuously changing with cover thickness acoustic parameters — elastic medium density, velocity and attenuation coefficient of longitudinal acoustic waves in the medium. Graphic curves of thickness of the sounded ice cover as function of reflection coefficient phase calculated for each of two considered acoustic models of arctic sea ice are presented. It is shown that in order to increase reliability of ice thickness data it is reasonable to use typified acoustic models of sea ice cover which parameters are adequate to its certain type, age category and period of annual cycle within limits of which the measurements are conducted.

морской ледяной покровизмерение толщины льдагидролокацияфаза коэффициента отраженияsea ice coverice thickness measurementhydrolocationreflection coefficient phaseReferencesМатишов Г. Г., Дженюк С. Л., Моисеев Д. В. Климат и большие экосистемы Арктики // Вестник Российской Академии наук. 2017. Т. 87, № 2. С. 110—120.Matishov G. G.,Dzhenyuk S. L.,Moiseev D. V. Climate and the big ecosystems of Arctic regions . Westnik Rossiyskoy Akademii nauk. 2017, 87, 2, 110—120 (in Russian).Трухин В. С. Прибор для измерения толщины ледового покрова с погруженной подводной лодки, основанный на фазовоимпульсном методе. Авторское свидетельство СССР № 24248, 1961 г.Trukhin V. S. The device for measurement of an ice cover thickness from the loaded submarine, grounded on a pulse-phase method. Avtorskoye svidetel'stvo SSSR № 24248. 1961 (in Russian).Смирнов Г. Е. Некоторые вопросы подлёдной акустики и создания гидроакустического измерителя толщины льда над погруженной подводной лодкой. Дис. канд. физ-мат. наук / ЦНИИ «Морфизприбор». Л., 1967.Smirnov G. E. Some issues of acoustics of under ice environment and development of hydroacoustic Instrument for measuring ice thickness over the submerged submarine. Dis. kand. fiz-mat. nauk, TsNII “Morfizpribor”. L., 1967 (in Russian).Александров И. А. Классификация морских льдов по характеру рельефа нижней поверхности и отражение звука от различных типов негладких льдов // Акустический журнал. 1994. Т. 40, вып. 5. С. 738—742.Aleksandrov I. A. Classification of sea ice based on bottom surface relief and sound reflection from various types of rough ice. Akusticheskiy Zh. 1994, 40, 5, 738—742 (in Russian).Вагапов Р. Х., Гаврило́ В. П., Козлов А. И., Лебедев Г. А., Логвин А. И. Дистанционные методы исследования морских льдов. СПб.: Гидрометеоиздат, 1993. 341 с.Vagapov R. H., Gavriló V. P., Kozlov A. I., Lebedev G. A., Logvin A. I. Remote methods of sea ice research. St.-Petersburg, Gidrometeoizdat, 1993. 341 p. (in Russian).Богородский В. В. Упругие характеристики льда // Акустический журнал. 1958. Т. 4, вып. 1. С. 19—23.Bogorodskiy V. V. Elastic properties of ice. Akust. Zh. 1958, 4, 1, 19—23 (in Russian).Богородский В. В., Напольский Д. И. Экспериментальные исследования ослабления звука в структуре дрейфующих льдов Арктического бассейна // Военная радиоэлектроника. 1962. Т. 15 (193). С. 69—76.Bogorodskiy V. V., Napolskiy D. I. Experimental research of sound attenuation in structure of drifting ice of the arctic region. Voyennaya radioelektronika. 1962, 15 (193), 69—76 (in Russian).Богородский В. В., Гаврило́ В. П., Никитин В. А. Распространение звука во льду, кристаллизующемся из солёной воды // Акустический журнал. 1976. Т. 22, вып. 2. С. 282—283.Bogorodskiy V. V., Gavriló V. P., Nikitin V. A. Sound propagation in the ice crystallising from a salt water. Akust. Zh. 1976, 22, 2, 282—283 (in Russian).Бреховских Л. М. Волны в слоистых средах. М.: Изд-во АН СССР, 1957. 502 с.Brekhovskikh L. M. Waves in layered media. M., Izd-vo AN SSSR, 1957. 502 p. (in Russian).Гайцхоки Б. Я., Морозов П. Т., Совалков Л. И. Исследование строения состава морских льдов в Арктическом бассейне // Тр. ААНИИ. 1970. Т. 295. С. 108—115.Gaytskhoki B. Ya., Morozov P. T., Sovalkov L. I. Research of structure and composition of sea ice in the arctic region. Tr. AANII. 1970, 295, 108—115 (in Russian).Богородский В. В., Гаврило́ В. П., Никитин В. А. Некоторые особенности распространения звука в снеге // Акустический журнал. 1974. Т. ХХ, вып. 2. С. 195—198.Bogorodskiy V. V., Gavriló V. P., Nikitin V. A. Some features of an sound propagation in snow. Akust. Zh. 1974, XX, 2, 195—198 (in Russian).Богородский В. В., Гаврило́ В. П. Лёд. Л.: Гидрометеоиздат, 1980. 384 с.Bogorodskiy V. V., Gavrilo´V. P. Ice. Physical properties. Modern methods of glaciology. L., Gidrometeoizdat, 1984. 384 p (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.